試驗:高溫超導體電阻-溫度特征研究試驗目:熟悉超導材料基礎特征及發展應用情況。了解高臨界溫度超導材料基礎特征及其測試方法。從理論和試驗上了解超導材料零電阻特征。試驗原理:19,荷蘭低溫物理學家昂納斯發覺,有些導體在特定極低溫度下完全沒有電阻,這個特定極低溫度稱為轉變溫度或臨界溫度,含有這種性質材料稱為超導體或超導材料,昂納斯所以貢獻取得了諾貝爾物理學獎。自發覺超導現象到1986年為止幾十年中,雖已發覺了大量超導材料,但其臨界溫度均不超出23.2K。1986年大家發覺一些稀土元素氧化物,也就是部分陶瓷材料含有超導性質,其臨界溫度在30K以上,稱為高溫超導體。本試驗關鍵測定高溫超導體電阻-溫度特征,從而驗證超導體零電阻率特征。本試驗采取超導樣品為YBa2Cu3O7高溫超導材料。高溫超導電性——零電阻率零電阻率是超導體一個關鍵特征。當超導體溫度靠近臨界溫度時,其電阻率可視為無限小,所以可承載很大電流,如圖1所表示。只要這個電流不超出臨界電流Ic,超導體內電流流動就可看成是無阻,熱損耗也可略而不計。若用這么超導體組成一閉合回路,一旦回路內激提議電流,此回路內電流將長久地維持下去。圖2.四引線法測量電阻圖1.高溫超導體零電阻特征圖2.四引線法測量電阻圖1.高溫超導體零電阻特征電測量原理及測量設備在低溫測量時,為了降低漏熱,樣品測量引線又細又長,引線電阻與樣品電阻相比不可忽略,對超導樣品來說,引線電阻要大很多。為了降低引線電阻和接觸電阻對測量帶來影響,通常采取四引線法測量。四引線測量法方法如圖2所表示,外兩根導線為電流端,能夠經過較大測量電流,通常采取恒流源供電。電流大小可用標準電阻電壓算出。內兩根導體為電壓端,引線中流過電流極小,這么就能夠避免引線電阻和接觸電阻帶來測量誤差。低溫溫度計電阻隨溫度改變性質,對于多種類型材料很不相同,它反應了物質內在屬性。當金屬純度很高時,總電阻能夠近似表示為R=Ri(T)+Rr,其中Ｒi(T)是由晶格原子熱振動引發電阻,Rr是由雜質或缺點引發電阻（稱為剩下電阻）。在液氮溫度以上,Ri(T)>>Rr,由R~Ri(T),當T>D/2(D稱為德拜溫度)時,近似地有,Ri正比于T。金屬鉑含有很好化學穩定性,利用純度很高鉑制成標準鉑電阻溫度計,是一向國際溫標所使用標準內插儀器。本試驗裝置中采取就是這種溫度計。試驗儀器:高Tc超導體電阻-溫度特征測量儀、杜瓦瓶、液氮、微型計算機。試驗內容:測量高溫超導體轉變溫度TC試驗步驟:１．準備工作:將液氮注入液氮杜瓦瓶,再將裝有測量樣品低溫恒溫器浸入液氮,并固定于支架上．電纜連接至HT288測量儀＂恒溫輸入＂端．用通訊電纜將測量儀與計算機串行口聯接．２．開啟儀器:開啟測量儀器電源及電腦電源,待系統開啟完成后,用鼠標點擊電腦屏幕上＂數據采集＂圖標,進入數據采集工作程序,儀器面板上＂運行＂指示燈閃爍,表示儀器與電腦通訊工作正常．３．測量:提升低溫恒溫器,使其脫離液氮液面,溫度將逐步升高,此時在計算機屏幕上將逐點描繪出兩條電壓－溫度特征曲線,紅色點表示樣品電流為正向時電壓降,藍色點表示樣品電流為反向時電壓降．４．退出測量:點擊＂停止＂,停止采集數據,按提醒輸入文件名;確定后退出．５．數據格式為文本格式,可用其它軟件打印或繪制曲線．思索題:降溫和升溫時測試曲線可能不重合,是什么原因？參考文件:閻守勝陸果,低溫物理試驗原理和方法注意事項:全